美军智能无人机集群平台建设、关键技术、作战样式及影响全解析.docx

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1、美军智能无人机集群平台建设、关键技术、作战样式及影响全解析目录摘要2弓I言21 .无人机集群作战：美军要打造智能化军事体系21.1. 1.空战场将现“蜂群”21.2. 陆战场将现“蚁群”31.3. 海战场将现“鱼群”42 .美军智能无人机集群相关项目情况42.1. 无人机平台情况41. 1.1.“小精灵”无人机42. 1.2.“郊狼”无人机53. 1.3.“山鹑”无人机54. 1.4.“蝉”无人机62.2.关键技术验证情况62.2.1.集群指挥/控制/管理技术62.2.2.智能作战体系集成技术73.典型作战样式判析83. 1.“忠诚僚机”战术骗扰84. 2.有人/无人智能协同95. 3.“蜂群

2、”智能协同104.对美军作战的影响分析114. 1.加快了00DA环的闭合速度115. 2.促进了作战组织方式的变化116. 3.体现了综合作战效果的变化11结语11参考文献12摘要从无人机平台和关键技术验证两个维度分析美军智能无人机集群项目发展情况，研究“忠诚僚机”战术骗扰、有人/无人智能协同、“蜂群”智能协同三种作战样式及其对美军作战的影响。根据对美军智能无人机集群的跟踪研判和影响分析，结合我军能力目标和技术发展趋势提出发展建议。研究成果可以为制定智能无人机集群发展计划提供决策参考，为开展装备型号论证工作提供技术发展依据。关键词：无人机；集群；智能；作战样式引言智能无人机集群是由一定数量的

3、无人机基于开放式体系架构综合集成，以信息网络为支撑,以群智涌现为核心，指控关系弹性可变、兵力运用灵活可变、战术组合智能可变、任务能力动态可变、信息服务按需可变，形成的低成本、分布式、自协同、高弹性作战体系。美军认为智能无人机集群可显著提升其在强对抗环境中的作战能力，在突破多项关键技术并验证平台能力后，美军正在催生以智能无人机集群为核心的新型作战样式，力争改变未来作战“杀伤链”设计，获取作战优势。1 .无人机集群作战：美军要打造智能化军事体系2019年美国总统特朗普日前签署一份行政令，启动“美国人工智能倡议”，旨在从国家战略层面重新分配资金，推动美国人工智能发展，确保其在该领域的领导力。作为世界

4、军事革命的领跑者，近年来美国在人工智能军事化发展方面持续发力。当前，美军拥有近万个空中无人作战平台，L2万余个地面无人作战平台，正在推动无人作战样式由“单平台遥控作战”向“智能集群作战”发展，模拟“蜂群”“蚁群”和“鱼群”等集群行为构建仿生学编队，以实施自主协同作战、开展分布式杀伤与饱和式攻击。1.1, 空战场将现“蜂群”近年来，美国多个研究机构纷纷围绕无人机“蜂群”作战展开关键技术试验，重点项目有美国国防高级研究计划局提出的“小精灵”项目、美国雷神公司提出的“郊狼”项目、美空军研究实验室提出的“忠诚僚机”项目、美海军研究办公室提出的“低成本无人机集群技术”和“体系综合技术和试验”项目以及美国

5、防部战略能力办公室开展的“灰山鹑”无人机“蜂群”试验等。在军事需求的牵引下，美军空中智能集群作战技术不断取得突破。2017年9月，洛克希德马丁公司公布一款“骑马牧人”小型无人机，其翼展10厘米，质量为1.7千克，可以从北约标准的潜艇信号发射器发射，也能从车辆上发射或从飞机及直升机上抛落。2018年10月，雷神公司公布新开发的无人机集群控制技术，使无人机群无需依赖地面控制站就能进行自行定位、自主决策。当前，美军已初步完成无人机集群作战试验，采用3架FA18F“超级大黄蜂”战斗机，投放103架“灰山鹑”微型无人机，展示了集体决策、编队飞行等群体协同能力。同时，美军在试验中发现，当用无人机集群攻击其

6、最先进的“宙斯盾”防空系统时，该系统无法实现全部拦截，大约存在30%的漏洞，在同时遭受5至10架来自不同方向的无人机攻击时，总有无人机能突防成功。12陆战场将现“蚁群”长期以来，美军一直致力于地面无人系统集群作战能力生成。2017年3月，美陆军发布机器人与自主系统战略，提出近期、中期和远期目标。近期目标是到2020年为部队采购一定数量的便携式机器人与自主系统；中期目标是从2021到2030年寻求发展包括无人战车在内的先进机器人与自主系统、人机协作等技术；远期目标是从2031到2040年替换过时的自主系统，装备新型无人自主系统，并将其完全集成到部队。近来，美军正在为中期目标做准备，推动军用地面无

7、人自主系统发展，寻求以高机动多用途轮式车或M113装甲人员输送车为基础开发无人车，使其具备引导/跟随、路径点导航和障碍探测能力，可配备机枪、小型导弹等武器，随主战坦克、步战车及其他履带式车辆协同作战，并计划在地面进行“有人无人”编队联合作战演示试验。此外，美陆军还发布征求意见书，寻求一款能够进行侦察、监视以及电子战的机器人，重量在6.8至9千克，能够连续4小时自主执行作战任务。目前，美军正在加快推进地面无人自主系统集群实战化运用。美国国防高级研究计划局已启动“进攻集群使能战术”项目，采用开放式架构研发与作战相关的集群战术生态系统，通过组建数量超过100辆无人车构成的集群，致力于实现地面无人平台

8、间协同、地面无人平台与空中无人平台协同以及地面无人平台与士兵协同，以提高未来部队的防御、火力攻击、精确打击以及情报、监视与侦察能力。1.3. 海战场将现“鱼群”海战场无人自主系统是美军发展未来海上作战力量的重要方向。2017年1月，美国国防部国防科学委员会发布下一代无人水下系统报告，从战略、部署、装备和技术等方面推动水下无人自主系统发展，加快实战化运用。2017年10月，美海军成立水下无人中队，预计到2020年形成完全作战能力，到2024年将配备包括大排量无人潜航器和超大型无人潜航器在内的45艘水下无人潜航器。值得一提的是，美国霍普金斯应用物理实验室宣布，已成功研制出可在水下和空中航行，并能反

9、复跨越不同介质的“飞鱼”型无人空中水下自主航行器。当前，美国国防部正着力打造“幽灵舰队”，意在将小型无人机群、水面无人舰群和水下无人艇群集成到一起，形成规模更大、功能更全的海上无人作战集群。在水面进攻作战中，由无人机提供情报、监视与侦察保障，由小型无人舰艇组成攻击集群，用炮火、炸药甚至小型导弹围堵并摧毁敌方舰船。此外，美国海军“先进海军技术演习”期间，演示了“无人潜航器-无人机”跨域协同作战能力，标志着不同介质间无人作战平台协同运用取得新突破。2 .美军智能无人机集群相关项目情况2.1. .无人机平台情况目前，美军重点发展的集群无人机主要有“小精灵”“郊狼”“山鹑”和“蝉”等型号,形成了体积由

10、米级到厘米级，重量由数十千克到数十克，飞行速度和航程梯次搭配，功能组合多样，有潜力满足不同类型作战任务需求的智能无人机集群。表1美军重点发展的集群无人机平台项目项目名称平台特点作战任务效能要求主管部门提出时间小精灵(Gremlin)0.8Ma,光电/红夕卜载荷、电子战设备侦察监视、电子攻击在强对抗环境维持作战优势DARPA2015年郊狼（LOCUST）约6.3g,携带光电红外传感器集群空中监视、护航、饱和攻击利用体枳小及规模优势对抗舰载武器海军2015年山鹑(Perdix)540g,可作为F扰机、诱饵、自杀式无人机电f干扰、赛博攻击、侦察监视消耗敌方舰空导弹SCO2014年蝉(CICADA)无

11、动力，携带温度、湿度、气压、声学或生化探测传感器核生化区域检查、侦察、情报搜集精细化感知目标空域环境信息海军2015年2.2. L“小精灵”无人机“小精灵”无人机是一种由有人机在敌防区外投放，可部分回收使用的低成本无人机，主要用于验证和评估智能无人机集群的投放及回收技术。2020年7月，美国防部高级研究计划局(DARPA)完成了“小精灵”无人机第二次试飞，重点测试了无人机的发射回收系统、发射母机控制台、无人机与母机间的指挥、控制与通信系统等性能和能力。“小精灵”无人机的尺寸与1枚巡航导弹相当，最大飞行速度850km/h,最大航程556km。多架“小精灵”在空中组网，相互协作组成任务功能完备的作

12、战综合体。在执行任务过程中，幸存的无人机能够及时弥补某些无人机损失后所引起的任务功能缺失。DARPA希望这些无人机能够用于在对抗空域中执行危险任务，例如执行攻击作战前的侦察监视任务，以及通过电子攻击摧毁或瘫痪敌通信系统、212“郊狼”无人机“郊狼”无人机由美海军研究实验室研制，是“低成本无人机集群技术(LOCUST)项目的主要成果。该无人机长约1m,重约6kg,最大飞行速度110km/h,最大航程32km。“郊狼”无人机发射平台体积很小，可在舰船、飞机、车辆等无人平台的管状发射器内发射，在特定区域协同执行掩护、巡逻和攻击地面目标任务，通过集群战术对敌方进行压制，协同实施侦察监视或对陆、对海攻击

13、等作战任务。2016年4月，美海军通过构建智能无人机集群自适应网络，在30s内完成了30架“郊狼”无人机的投放和编组飞行。2018年10月，美海军利用智能无人机集群网络编组软件实现了“郊狼”无人机集群化，该无人机集群在对敌具有相对优势的作战环境中可共享友机信息，具备一定自主和协同能力。2.13. “山鹑”无人机“山鹑”无人机，由麻省理工学院研制，是一种可利用战斗机的干扰弹发射装置投放，飞往低空执行侦察任务的微型无人机。为便于装入干扰弹发射筒，该无人机的前部和后部机翼在被投放前处于折叠状态。2014年9月，爱德华兹空军基地空军试飞学校完成了F16战斗机干扰弹发射装置投放“山鹑”无人机的测试。20

14、16年10月，美海军和麻省理工学院成功完成了3架F/A-18战斗机空投103架“山鹑”无人机的集群飞行测试。“山鹑无人机重约0.29kg,最大飞行速度110km/h,最大航程20km。美军并不满足于仅仅将“山鹑”无人机作为诱饵使用，正在探索发展并验证适用于该无人机的侦察、干扰等载荷设备，拓展该无人机的作战使用领域，并着眼在复杂作战环境中进一步扩大集群规模。2.14. “蝉”无人机“蝉”无人机即“近战隐蔽自主无人一次性飞机(CICADA,缩写意为“蝉”)，由美海军研究实验室研制，是一款自主的GPS控制无人机。与其它嘈杂的无人机不同，“蝉”无人机非常安静，没有电机，在空气中无声无息，几乎无法检测。

15、该无人机仅有手掌般大小，重约35g,最大飞行速度120km/h,价格低廉，可一次性使用。2015年5月，美海军展示了可用于集群作战的“蝉”无人机。在2017年4月的无人机集群测试中，美海军从P-3“猎户座”侦察机一次性投放了32架“蝉”无人机。最新的“蝉”原型机具有扁平的机翼和机身设计，可以轻松堆叠，从而能够同时通过战斗机大量部署。迄今为止，美海军已向美国航空航天局(NASA)交付了150架“蝉”无人机。2.15. 关键技术验证情况美军认为，作战杀伤链的“观察”“判断”“决策”“行动”四个环节中，“判断”和“决策”是制约智能无人机集群作战的关键，重点对智能无人机集群的指挥/控制/管理和智能作战体系集成等关键技术开展了验证研究。2.15.1. 群指挥/控制/管理技术美军智能无人机集群指挥/控制/管理关键技术验证项目主要有DARPA的“拒止环境中协同作战(